永不过时的野外实地调查：理论研究 VS 找矿成功
《成矿学与找矿勘探》回忆录的作者Sillitoe（2024），谈到了他先后4次评估环太平洋地区重要矿床发现的案例。
第一次是1995年，应日本金属矿业集团公司（ Metal Mining Agency of Japan）的邀请，评估了自1970年代以来环太平洋地区的54个重要矿床的发现案例。涵盖的矿床类型有：斑岩型铜-钼矿、铜-金矿与单金矿，角砾岩型金-银矿，矽卡岩型与碳酸盐交代型金矿或铜-金矿，卡林型金矿，高-、中-、低-硫化浅成热液矿床，两个火山块状硫化物矿床和一个造山型金矿。他发现：
1.约70%的成功发现项目具有系统性规划，并得到企业对找矿目标地区/国家的长期投入支持。
2.超过半数以上的发现，位于老矿区或已知矿点，但也不乏新区的突破。
3.四分之三的矿床，在被发现之前，历经过2-5家矿业公司的失败勘探。
4.虽然超过四分之一的矿床，发现被成矿前/成矿后覆盖层所掩埋，但地表出露的矿床仍是主要目标。
5.标准地质观测与解释，在多数矿床发现中发挥作用，但具备目标矿床类型专业经验的地质师，仅参与过半数的发现过程。
6.15%的矿床发现案例中，概念地质模型推动了勘探工作，尽管半数模型事后被证明存在部分错误。
7.热液蚀变或表生黄铁矿氧化形成的地表颜色异常，以及公开地质报告的解读，是部分矿床的初始找矿线索。
8.约70%的矿床发现（无论气候条件如何），均应用了地球化学方法，且多与地质工作结合。地表岩屑是主要的采样介质，常单独使用，或与土壤、坡积物细粒组分（偶用植被如山艾树sagebrush）结合。水系沉积物地球化学方法促成4个矿床的发现。
9.令人意外的是，地球物理方法贡献有限，仅13%的成功项目应用了磁法、激发极化或电磁测量。
10.钻探（岩心钻探或岩粉钻探），则是所有成功（及多数失败）勘探项目的必备环节。
第二次是2000年，应日本金属矿业集团公司的邀请，评估了1995-2000年间环太平洋地区14个重要矿床的发现案例。结果显示：被成矿后覆盖层掩埋的矿床（隐伏/半隐伏矿床），发现数量增加2.5倍。这与四大因素直接相关：
（1）应用地球物理方法的发现案例增加两倍；
（2）非地质/地球化学/地球物理靶区的成功钻探；
（3）机缘巧合的因素；
（4）地球化学方法效用略有下降。
第三次是2010年，应日本资源地质学会（Society of Resource Geology of Japan）的邀请，评估了1995-2010年间环太平洋地区31个重要矿床的发现案例。结果是：
1.1995-2000年间，成矿前和成矿后覆盖层下发现的矿床数量大幅增加的趋势，得到遏制，在新发现矿床中，有三分之二的矿床，至少部分出露地表。
2.以预测发现为目的的概念地质学，发挥了更大作用，占新发现矿床的五分之二。
3.传统地球物理方法与地质、地球化学工作相结合，对矿床发现的贡献率提升至40%以上。
第四次是2024年，在本回忆录中，评估了2009-2021年间环太平洋地区18个重要矿床的发现案例。结果显示：
1.除三个例外，这些矿床发现，均处于美洲西部，这是否反映了地缘导致某些地区国际公司勘探活动受限。
2.2008年以来中国东部(环太平洋)发现的重大贱金属和贵金属矿床，仅限于世界上两个最大的钨矿（江西大湖塘和朱溪），由省级政府机构发现。
3.胶东半岛多个矿床推断的数百万盎司级黄金资源，埋藏极深。
与1998-2008年期间的矿床发现，基本上可以对比：
1.有半数矿床，至少部分出露地表，其余隐伏于成矿前岩层之下。
2.地质学(通常结合地球化学)在所有发现中都发挥了重要作用，而地球物理方法(主要是地面和航空磁法)的作用再次提升(50%)。
3.尽管勘探过程中新技术手段应用更加广泛(包括改进的3D计算机软件、高分辨率卫星影像、无人机、便携式XRF分析仪、短波红外光谱仪以及高光谱岩心扫描仪等)，但基本勘探方法本质上仍未改变。
4.更多高质量概念地质研究参与其中，如Goldrush-Fourmile矿床的地层重新解释，Salares Norte和Silicon矿床通过钻探验证蒸汽加热蚀变带中微弱地球化学异常，在Nuevo Chaquiro(Quebradona矿床，坚持寻找深部矿化更好的早期斑岩体，以及Don Taylor认识到Hardshell银-锰矿床可能是碳酸盐交代块状硫化物矿体的浅表氧化次生富集带——即现在的Taylor矿床。
基于上述统计资料，Sillitoe（2024）推测：
至少在可预见的未来，环太平洋地区乃至全球范围内贱金属和贵金属矿床勘探所采用的方法，仍将以高质量野外地质工作为核心，紧密结合常规地球化学方法及因地制宜的地球物理技术。
多年来，一些新的或复兴的找矿技术，如“穿透”成矿后盖层的部分提取地球化学方法，以及圈定深部硫化矿体的航空重力梯度测量，曾被寄予厚望，视作潜在的"杀手锏"，但随时间的推移，这些技术至多证明是局部有效的工具。
近年来，侵入岩地球化学指标(如Sr/Y比值)、单矿物特征(如锆石)及青磐岩化蚀变矿物特征(如绿帘石)，在斑岩铜矿勘查中展现出探途指示意义，但至今，实际找矿成效仍然十分有限。
当前最受追捧的技术当属数据科学，包括人工智能及其分支机器学习。尽管数据科学必将从海量地学数据中提炼出新认知（尤其在老矿区深部找矿方面），Sillitoe（2024）预言其终将成为勘探工作的又一辅助工具，而非包治百病的灵丹妙药。因此，我们必须认真质疑那种认为技术突破将改变未来勘探的观念，就像二十多年来一直被质疑的那样一样。
找矿成功将愈来愈多地依赖于地质概念的革新。目前矿山发现率，特别是世界级矿山的发现率，正在下降，而找矿发现的成本却在不断增长。成功的找矿师一直试图采用整体方法，来将控制矿床的形成和保存的多种区域与矿田规模的地质要素考虑在内，即矿物系统法mineral systems approach。我们尚需更多的工作，来将现有的易于获取的区域和矿田尺度的地质信息更好地整合到找矿项目中。目前找矿所依据的经验性矿床模型还有待进一步发展的空间，同时也有机会构建新的模型。一个有前景的研究方向，正是探寻不同矿床类型间的相互关系，更好地理解那些难以归类到现有矿床模型中的非常规矿床。我们业已认识到（尽管可能尚未完全理解）不同浅成低温矿床类型间的过渡，但造山型金矿、侵入岩型金±铜矿和IOCG矿床间，可能存在何种联系呢？
为更好地理解长寿命的穿岩石圈断裂带（通常在卫星图像和地球物理数据集中表现为隐晦的线性构造），人们正在进行新的努力，这不仅可进一步阐明它们在矿床定位中的作用，还可阐明不同时代的矿床如何在完全相同的地方重现。目前，许多经济地质学者研究的重点，并非矿床构型和控制要素，而是利用主量元素和微量元素及同位素示踪法，来确定与矿石相关岩浆的最终来源，而这些研究的成果，尚未显示出对于找矿的实际应用效果。
经济地质学本质上是一门基于野外的应用科学，野外实地观察仍将是新地质概念最丰富的源泉。尽管如此，我们必须认识到，寻找隐伏矿床（尤其是那些深埋地下、缺乏明显地表显示的矿床）需要借助于地球物理手段——除了传统的磁法和电法勘探外，或许还需更多地应用被动地震与反射地震法、大地电磁法以及μ子断层扫描等新兴技术。若要使实验室研究对矿床发现产生实质性贡献，采样工作必须建立在对野外地质关系的深刻理解之上，而非采用日益普遍的"岩石盲盒box of rocks"式随机采样方法。遗憾的是，这种方法似乎越来越普遍。这一愿景清单凸显了扭转创新性、范式变革性科学研究（特别是经济地质学乃至整个地球科学领域）衰退趋势的迫切需求。
只要野外地质仍是矿床发现的核心要素，找矿地质师就必须最大限度增加野外工作时间——即恪守"脚踏实地"准则。令人遗憾的是，正如资深从业者长期诟病的那样，地质学家投入野外工作的时间持续缩减，越来越多的精力被电脑屏幕所占据。更糟糕的是，大量时间耗费在理应由专业人员处理的安全健康或环境、社会与治理问题上——这些事务本应保障而非阻碍野外工作安全、高效、合规开展。尽管统计数据显示完全或部分出露地表的矿床确实日趋减少，但增加地质学家的野外工作时间，很可能会部分扭转矿床发现率下降的趋势。当然，这一主张的前提，是高校能够培养出具备必要野外工作与地质填图技能的地质专业人才。
矿床发现之根本，在于矢志找矿并享有自主权的个体或小型地质学家团队所具备的才能。他们需要以野外为导向，充满科学好奇心和创造力，对经济地质学充满热情，愿意承担地质风险，随时准备出差，并准备好做出重大的个人牺牲。必要的技能包括整理不同的数据集，观察并快速解读露头、岩芯和钻屑中的岩石、构造和矿物，以及运用类比推理的能力。解释需要开放的心态，接受多种假设，但也要有敏锐的眼光，能够识别出区分这些假设的“确凿证据“。“……最好的地质学家是见过最多岩石的人… ”。尽管如此，正如Muessig（1998）的忠言："智商领你进山，岩芯发现矿体！IQ gets you there, but NQ finds it!"（译注：NQ为标准钻探岩芯直径76mm，这既是对技术工具的礼赞，更是对野外精神的致敬）。
Sillitoe完稿搁笔之际，他不禁掩卷自问，前路何往？
岁月不居，已入耄耋之年，健康渐成焦点。所幸腿健仍可渉水翻山，与少壮尚能并肩探险，确为永葆心智青春之秘钥。惟客户认可对绿地/棕地勘探及矿山运营的增值能力，未来岁月或将继续前行。
于我而言，这不过是纵情于毕生挚爱：在矿床学秘境中求解地质谜题，借机缘巧合之力促成更多发现。
面对人口膨胀与"绿色能源"转型的全球诉求，发现多金属矿床已成为文明存续的必然使命。
斯言诚矣！
刘继顺摘编自《成矿学与找矿勘探》【 RICHARD H.SILLITOE.Metallogeny and Mineral Exploration – Some Personal Reminiscences. Geochemical Perspectives,13(1),2024】
转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自刘继顺科学网博客。
链接地址：https://wap.sciencenet.cn/blog-97739-1490211.html?mobile=1
收藏
